JPS5921486B2 - 流量計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は流量計に係り、特に渦が光学的シュリーレン技
術によつて検出されるような渦発散型メータに関する。

例えば乱流すなわち渦によつて流体濃度に小さな変化が
生じると局部的に屈折率が変化し、上述のような渦を通
る光ビームを屈曲させる。

かかる効果は一般にシュリーレン効果として知られてお
り、風胴装置において固体面上の流体の流れを検査する
のに使用される。流体の流れ中に壁体（ｄｌｕｆｆｂｏ
ｄｙ）を配置すると、かかる壁体によつて流体速度に対
応した周波数の渦が生じることは周知である。

したがつてこのような渦を検出し且つ伝播周波数を測定
することにより流体速度を測定することができる。投射
光ビームにおけるシュリーレン効果を利用して渦を光学
的に検出することは、光が最小のインピーダンスで流体
の流れの中に入力でき且つ出力できるときには有効な測
定方法である。しかしながら、従来のシュリーレン技術
には、使用される検・ 出器が渦によつて生じる振動に
耐えるのに十分な硬さを有していないという問題がある
。本発明によれば、ハウジングと、渦流を生じさせるよ
うに上記ハウジングに取付られた壁体と、焦点｝よび光
軸を有し上記ハウジングに取付られた収斂レンズと、上
記光軸に対して垂直に前記ハウジングに取付られた平面
鏡と、上記レンズの焦点から光ビームを送信する手段で
あつて流体渦が生じていないときに上記光ビームが上記
焦点へ向けて反射されるようにする手段と、上記レンズ
の焦点に近接して配設された光検出手段と、この光検出
手段に連結される周波数計とを具備し、上記レンズと上
記鏡との間を流体渦が通過すると上記鏡から反射された
光が上記検出手段へ向けて進むのに十分な程度に前記レ
ンズが結像しなくなる流量計が提供される。

以下、添付図面を参照して本発明の実施例について説明
する。

図面を参照するに、第１図に示された本発明による流量
計は、Ｙ型光学的導波管１４を介して光源１２訃よび周
波数計１３に連結される検出ヘツド・アセンブリ１１を
含む。

便宜上、導波管１４は２本の光フアイバ束から形成され
ることができ、この場合、一方の光フアイバ束は送信光
ビームを搬送し、他方の光フアイバ束は送信光ビームに
対応した戻りビームを搬送する。，検出ヘツド・アセン
ブリ１１は実際の便用に｝いて流体の流れの中に挿入さ
れる剛性フレーム１５に取付られ、剛性フレーム１５は
導波管１４に連結される凸レンズ１６と反射体１７を含
む。導波管１４の端部はレンズ１６の焦点に配置され、
これにより、検出ヘツド・アセンブリ１１が静止流体中
に浸されたときに、導波管１４からの光がレンズ１６に
よつて平行ビームに拡大され、このビームが反射体１７
によつて反射され導波管１４に｝いて再結像されるよう
になつている。第２図は検出ヘツド・アセンブリ１１の
動作をより詳細に示すものである。

この図に示されてい．るように、導波管１４は２つの部
分１４ａ｝よび１４ｂに分割されて訃り、部分１４ａが
送信光ビームを搬送するようになつている。導波管１４
は、凸レンズ１６と反射体１７との間に流体渦が生じて
いないときに部分１４ａから放射しれた光が反・射され
て部分１４ａに戻つてくるように凸レンズ１６に対して
位置づけられている。したがつて、渦が生じていなけれ
ば導波管の部分１４ｂは実質的に光を受けない。レンズ
１６と反射体１７との間を渦が通過すると、これらの間
の流体を通る光がわずかに偏向し、これにより結像位置
がわずかにずれて光の一部が導波管１４の部分１４ｂに
到達する。

したがつて、光信号は流体中に生じた渦の周波数で導波
管１４の部分１４ｂに受信される。これらの光信号は検
出されて周波数計１３に与えられ、流体の流速が表示さ
れる。第３図｝よび第４図は光学構成要素が壁体内に取
付られた別の検出器構成を示す。

第３図には、くさび形壁体３１が示されて訃り、該壁体
３１にはそのくさび面３３の間の該壁体を横切る開口３
２が形成されている。壁体３１にはまたくさびの側面３
３の間に設けられ開口３２と連通する横孔４０訃よび４
１が形成されている。収斂レンズ３５は孔４０に固定さ
れて訃り、孔４１は鏡３６によつて閉成されている。鏡
３６はある用途に訃いては凹面鏡を使用できるが、平面
鏡であることが好ましい。前述の実施例と同様に、光学
装置は光フアイバ束１４を介して離れた場所に配置され
た測定装置に連結される。フアイバ束４２は一方の部材
が壁体ボデイ３１に取付られる除去可能光学コネクタ・
アセンブリ３７（第４図）を介して光学装置に結合され
ることが好ましい。

前述のように、レンズと鏡は、壁体が浸される流体が動
かないときにはフアイバ束の一部分から発せられた光信
号が反射されてその部分に再結像されるように配置され
る。

流体が動いて壁体３１によつて渦が発生されると、これ
らの渦の一部が壁体３１の開口３２を通つて循環する。
開口３２に訃ける流体のこの攪乱によつて光学装置の結
像が周期的に不可能となつて光信号がフアイパ束の受光
部に到達する。そして、この光信号は周波数計１３に供
給される。な訃、所要により第３図に示された構成要素
１４ａ′，１４ｂ′｝よび１２′はそれぞれ第１図に示
された構成要素１４ａ，１４ｂ＄？よび１２と同一構成
にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はシユリーレン効果流量計を示す概略図、第２図
は第１図の流量計のための光学的送信器／受信器を示す
概略図、第３図訃よび第４図は本発明に基いて構成され
た別の送信器／受信器構成をそれぞれ示す側面図訃よび
平面図である。 １１・・・・・・検出ヘッド●アセンブリ、１２，１２
′・・・・・・光源、１３，１３′・・・・・・周波数
計、１４ａ，１４ｂ，１４ａ′，１４ｂ′，・・・・・
・光学的導波管、１６・・・・・・凸レンズ、１７・・
・・・・反射体、３２・・・・・・開口、３６・・・・
・・鏡。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ハウジングと、 渦流を生じさせるように前記ハウジングに取付られた壁
   体と、前記ハウジングに取付られた収斂レンズと、前記
   レンズの光軸に対して垂直に前記ハウジングに取付られ
   た平面鏡と、前記レンズの焦点から光ビームを送信する
   手段であつて、流体の渦が生じていないときに前記光ビ
   ームが反射されて前記焦点に戻つてくるように前記光ビ
   ームを送信する手段と、前記レンズの焦点に近接して配
   設された光検出手段と、前記光検出手段に結合された周
   波数計と、を具備し、 前記レンズと前記鏡との間を流体渦が通過すると、前記
   鏡から反射された光が前記光検出手段へ向けて進むのに
   十分な程度に前記レンズが結像しなくなることを特徴と
   する流量計。 ２ 特許請求の範囲第１項において、光ファイバ束を具
   備し、前記光ビームが前記レンズおよび前記鏡と前記光
   ファイバ束を介して送受され、前記ファイバ束は２つの
   グループのファイバを含み、一方のグループのファイバ
   は光ビームを前記レンズへ搬送し、他方のグループのフ
   ァイバは前記レンズから前記光ビームを受けることを特
   徴とする流量計。 ３ 特許請求の範囲第１項または第２項において、前記
   レンズおよび前記鏡は前記壁体内に取付られ、前記壁体
   が開口を有し、渦が前記レンズと前記鏡の間および前記
   開口を通つて循環することを特徴とする流量計。